История создания ЭВМ

1. Страницы истории

30 тыс. лет до н.э. Обнаружена в раскопках так
называемая "вестоницкая кость" с зарубками. Позволяет
историкам предположить, что уже тогда наши предки были
знакомы с зачатками счета.
VI-V век до н.э. Историю цифровых устройств начать
следует со счетов. Подобный инструмент был известен у всех
народов.
Древнегреческий
абак
представлял
собой
посыпанную морским песком дощечку. На песке проходились
бороздки, на которых камешками обозначались числа.
У китайцев в основе счета лежала не десятка, а пятерка,
рамка китайских счетов суан-пан имеет более сложную
форму. Она разделена на две части: в верхней части на
каждом ряду располагаются по 5 косточек, в нижней части по две.
У японцев это же устройство для счета носило название
серобян.
На Руси примерно с XV века получил распространение
"дощаный счет. "Дощаный счет" почти не отличался от
обычных счетов и представлял собой рамку с укрепленными
горизонтальными веревочками, на которые были нанизаны
просверленные сливовые или вишневые косточки.

2. 17 век

1642 г. Французский математик Блэз Паскаль (1623-1662)
сконструировал счетное устройство, чтобы облегчить труд
своего отца - налогового инспектора. Это устройство
позволяло суммировать десятичные числа. Внешне оно
представляло собой ящик с многочисленными шестеренками.
1673 год. Немецкий философ, математик, физик Готфрид
Вильгейм Лейбниц (1646-1716) создал счетную машину,
позволяющую складывать, вычитать, умножать, делить,
извлекать квадратные корни, при этом использовалась
двоичная система счисления. Изделие Лейбница постигла
печальная судьба предшественников: им пользовались только
домашние Лейбница и друзья его семьи, поскольку время
массового спроса на подобные механизмы еще не пришло.
1654 год. Англичане Роберт Биссакар, а в 1657 году независимо от него - С.Патридж разработали прямоугольную
логарифмическую линейку, конструкция которой в основном
сохранилась до наших дней.

3. 19 век

1822 год. Английский математик Чарлз Бэббидж
(1792-1871) выдвинул идею создания программноуправляемой счетной машины, имеющей арифметическое
устройство, устройство управления, ввода и печати. В том
же году он построил пробную модель своей Разностной
машины, состоящую из шестеренок и валиков, вращаемых
вручную при помощи специального рычага.
Аналитическую
Разностная машина
машину
Бэббиджа построили
энтузиасты из Лондонского музея науки. Она состоит из
четырех тысяч железных, бронзовых и стальных деталей
и весит три тонны. Правда, пользоваться ею очень
тяжело - при каждом вычислении приходится несколько
сотен (а то и тысяч) раз крутить ручку автомата.
Числа
записываются
(набираются)
на
дисках,
расположенных по вертикали и установленных в
положения от 0 до 9. Двигатель приводится в действие
последовательностью
перфокарт,
содержащих
инструкции (программу).
Одновременно с английским ученым работала леди
Ада Лавлейс (1815-1852). Она разработала первые
программы для машины, заложила многие идеи и ввела
ряд понятий и терминов, сохранившихся до настоящего
времени.
Аналитическая машина

4. 19 век

1820 год. Чарльз Ксавьер Томас (1785-1870) создал
первый механический калькулятор, который мог не только
складывать и умножать, но и вычитать и делить.
1847 год. Английский математик Джордж Буль (1815-1864)
опубликовал работу "Математический анализ логики". Так
появился новый раздел математики. Его назвали Булева
алгебра. Каждая величина в ней может принимать только
одно из двух значений: истина или ложь, 1 или 0. Эта
алгебра очень пригодилась создателям современных
компьютеров. Ведь компьютер понимает только два символа:
0 и 1. Его считают основоположником современной
математической логики.
В 1867 году американский издатель и политик Кристофер
Шоулз (1819-1890) вместе со своим другом Карлом
Глидденом изобрели счетную машинку, которую затем
преобразовали в пишущую. Шоулз создал около 30 машинок
и разработал клавиатуру, аналогичную современной.

5. 20 век. Эра электронных вычислительных машин. Поколения компьютеров

ENIAK(США)
ENIAC (США)
МЭСМ (СССР)
IBM 701 (США)
БЭСМ-6, БЭСМ-4,
Минск 22, Минск-32
(СССР)
IBM 360 (США)
ЕС 1030, 1060
(СССР)
первые персональные компьютеры.

6. Первое поколение ЭВМ (США)

В 1942 году американский физик Джон
Моучли (1907-1980), после детального
ознакомления с проектом Атанасова,
представил
собственный
проект
вычислительной машины. В работе над
проектом ЭВМ ENIAC (электронный
числовой интегратор и калькулятор) под
руководством Джона Моучли и Джона
Эккерта участвовало 200 человек. Весной
1945 года ЭВМ была построена, а в
феврале 1946 года рассекречена. ENIAC,
содержащий 178468 электронных ламп
шести
различных
типов,
7200
кристаллических диодов, 4100 магнитных
элементов, занимавшая площадь в 300
кв.метром, в 1000 раз превосходил по
быстродействию
релейные
вычислительные машины.
Компьютер проживет девять лет и
последний раз будет включен в 1955 году.

7. Джон фон Нейман

В 1946 году Джон фон Нейман на основе критического
анализа конструкции ENIAC предложил ряд новых идей
организации ЭВМ, в том числе концепцию хранимой программы, т.е.
хранения программы в запоминающем устройстве. В результате
реализации идей фон Неймана была создана архитектура ЭВМ, во
многих чертах сохранившаяся до настоящего времени.
Биография
Венгр по национальности, сын будапештского банкира Джон фон Нейман уже в
восьмилетнем возрасте владел основами высшей математики и несколькими
иностранными и классическими языками. Закончив в 1926 году Будапештский
университет, фон Нейман преподавал в Германии, а в 1930 году эмигрировал в США и
стал сотрудником Принстонского института перспективных исследований.
В 1944 году фон Нейман и экономист О.Моргенштерн написали книгу "Теория игр
и экономическое поведение". Эта книга содержит не только математическую теорию
игр, но ее применения к экономическим, военным и другим наукам. Джон фон Нейман
был направлен в группу разработчиков ENIAC консультантом по математическим
вопросам, с которыми встретилась эта группа.
В 1946 году вместе с Г.Гольдстейном и А.Берксом он написал и выпустил отчет
"Предварительное обсуждение логической конструкции электронной вычислительной
машины". Поскольку имя фон Неймана как выдающегося физика и математика было
уже хорошо известно в широких научных кругах, все высказанные положения в
отчете приписывались ему. Более того, архитектура первых двух поколений ЭВМ с
последовательным выполнением команд в программе получила название "фон
Неймановской архитектуры ЭВМ".

8. Первое поколение ЭВМ (СССР)

В ноябре 1950 году произведен
первый пробный пуск макета
малой
электронной
счетной
машины
МЭСМ
(Малая
Электронная Счетная Машина)
под руководством С.А.Лебедева.
Быстродействие
более
100
операций
в
секунду.
Первоначально машина была 16разрядной, но затем разрядность
была увеличена до 20.
1953 год - выпуск первых в
СССР промышленных образцов
ЭВМ "Стрела" (руководители
проекта
Ю.Я.Базилевский
и
Б.И.Рамеев).
Быстродействие
2000 операций в секунду.
МЭСМ
Стрела

9. Второе поколение (CССР)

В 1950 году в Институте точной механики и
вычислительной техники под руководством С.А.Лебедева
была
спроектирована
машина
БЭСМ
(Большая
Электронная Счетная Машина), а в 1952 году началась ее
опытная эксплуатация. По тем временам БЭСМ была
весьма производительной машиной - 8000 оп/сек. Для
упрощения программирования широко применялся метод
стандартных программ, который в дальнейшем положил
начало модульному программированию, пакетам
прикладных
программ.
Серийно
машина
стала
выпускаться в 1956 году под названием БЭСМ-2.
Создание высокопроизводительной и оригинальной по
архитектуре вычислительной системы БЭСМ-6 имело
большое влияние на развитие вычислительной техники. В
ЭВМ БЭСМ-6 использовались 60 тыс. транзисторов и 200
тыс. полупроводниковых диодов, имела высокое
быстродействие - 1 млн. оп/с.

10. Третье поколение (США)

В 1964 году фирма IBM объявила о
создании шести моделей семейства IBM 360
(System 360), ставших первыми компьютерами
третьего
поколения.
Модели имели единую систему команд и
отличались
друг
от
друга
объемом
оперативной памяти и производительностью.
IBM 360
1964 год. Сотрудник Стэндфордского
исследовательского
центра
Дуглас
Энгельбарт
продемонстрировал
работу
первой мыши.

11. Первые персональные компьютеры

1976 год. Молодые американцы Стив Джобс и
Стив Возняк организовали предприятие по изготовлению
персональных
компьютеров
“Apple"
("Яблоко"),
предназначенных
для
большого
круга
непрофессиональных пользователей.
Apple-1: с этого неуклюжего ящичка начинался путь к
звездам. Продавался Apple-1 по весьма интересной цене 666,66 доллара. За десять месяцев удалось реализовать
около двухсот комплектов.
В 1977 году были запущены в массовое производство
три персональных компьютера: Apple-2, TRS-80 и PET.
Apple-2 представлял собой достаточно дорогой (1300$ без
монитора и кассетного магнитофона) компьютер, но был
выполнен на невиданном дотоле техническом уровне. Эта
была машина для пользователей. Она содержала
процессор 6502 и минимальное число микросхем
(расположенных на одной печатной плате), зашитое в
ПЗУ программное обеспечение - ограниченную
операционную систему и BASIC, 4 Кбайт ОЗУ, два
игровых
электронных
пульта,
интерфейс
для
подсоединения к кассетному магнитофону и систему
цветной графики для работы с цветным монитором или
обычным телевизором.
Apple-1
Apple-2

12. Первые персональные компьютеры

TRS-80, с процессором Z-80, состоял из четырех
модулей - 12-дюймового монитора, системного
блока с интегрированной клавиатурой, блока
питания и кассетного магнитофона. Компьютер
поставлялся с зашитым в ПЗУ Basic Level и двумя
кассетами, одна из которых содержала игровые
программы.
PET (Personal Electronic Transactor) фирмы
Commodore принадлежал к немногочисленным
компьютерам, объединившим в одном модуле
системный блок, монитор, накопители и клавиатуру.
РЕТ содержал процессор 6502, 14 Кбайт ПЗУ с
Basic и операционной системой, 4 Кбайт ОЗУ, 9дюймовый монитор и кассетный магнитофон. Этот
компьютер считался идеальным решением для
преподавателей и учащихся при цене 595$.
TRS-80
PET

13. Как работает компьютер или принципы фон Неймана

В 1945 году знаменитый математик Джон фон Нейман сделал доклад в
котором сформулировал общие принципы функционирования универсальных
вычислительных устройств. С той поры компьютеры стали гораздо более
мощными, но подавляющее большинство из них сделано в соответствии с теми
принципами.
Устройства компьютера
Компьютер должен иметь следующие устройства:
арифметико-логическое устройство (АЛУ), выполняющее арифметические и
логические операции;
устройство управления (УУ), которое организует процесс выполнения
программ;
запоминающее устройство, или память для хранения программ и данных;
внешние устройства для ввода-вывода информации.
Схема и связи между устройствами компьютера.
АЛУ
УУ
Оперативная
память
Внешние
устройства

14. Принципы работы компьютера

Принцип программного управления. Из него
следует, что программа состоит из набора команд,
которые выполняются процессором автоматически
друг за другом в определенной последовательности.
Если же нужно после выполнения команды перейти не
к следующей, а к какой-то другой, используются
команды условного или безусловного переходов.
Принцип однородности памяти. Программы и
данные хранятся в одной и той же памяти. ЭВМ не
различает, что хранится в одной ячейке памяти число, текст или команда.
Принцип адресности. Структурно основная память
состоит из перенумерованных ячеек; процессору в
произвольный момент времени доступна любая
ячейка.